[发明专利]一种圆环磁体的近场磁定位方法

说明书

本发明公开了一种圆环磁体的近场磁定位方法，其在磁体坐标系OXYZ中构建圆环磁体磁场分布积分模型，再利用圆环磁体磁场分布积分模型获取圆环磁体在平面YOZ上的空间点处产生的磁通量密度向量；计算在磁体坐标系OXYZ中圆环磁体在其周围的任意一个空间点处产生的磁通量密度向量的值；利用磁偶极子磁通量密度分布模型，计算在世界坐标系中圆环磁体的6个位姿参数各自的初步值；根据在世界坐标系中圆环磁体的6个位姿参数各自的初步值，在世界坐标系中构建磁体坐标系OXYZ，再获取在世界坐标系中圆环磁体的6个位姿参数各自的最终值；优点是在近场磁定位时定位精度高，且简化了磁通量密度的计算复杂度。

技术领域

本发明涉及一种近距离磁定位技术，尤其是涉及一种沿轴均匀磁化的圆环磁体的近场磁定位方法。

背景技术

磁定位一般是通过计算磁体周围的磁通量密度，通过磁体的磁场中的空间点的位置与磁体周围的磁通量密度的关系求解磁体的位置参数和方向参数。磁定位技术的难点在于磁体的磁通量密度分布模型的复杂程度，目前常用的一种方法是利用磁偶极子磁通量密度分布模型来确定磁体的位置参数和方向参数。一般将磁体的中心点称为源点，磁体在其周围的空间点处产生的磁通量密度向量与磁体的位置参数和方向参数以及该空间点相对源点的距离有关。

图1给出了磁偶极子磁通量密度分布模型的示意图。在图1中，在坐标系OXYZ中，圆环磁体的中心点即源点的坐标位置为(a,b,c)，圆环磁体的磁矩方向的单位向量为(m,n,p)，圆环磁体周围的任意一个空间点的坐标位置表示为(x,y,z)，由毕奥-萨法尔定律可计算出圆环磁体在其周围的任意一个空间点处产生的磁通量密度向量，

记为其中，μ₀表示圆环磁体的真空磁导率，δ为与圆环磁体的材料和体积有关的常量，表示圆环磁体的磁矩方向的单位向量，表示源点与任意一个空间点之间的距离向量，R为的模。在推导磁偶极子磁场分布模型时，有近似假定；所以，当空间点相对源点的距离与圆环磁体的主轴长度之比较大时，此磁偶极子磁通量密度分布模型是准确的；而当空间点相对源点的距离与圆环磁体的主轴长度之比较小(即近场定位)时，此磁偶极子磁通量密度分布模型的准确度较低。

综上，对于近场磁定位，磁偶极子磁通量密度分布模型会不准确，从而将导致最终的磁定位结果存在较大的误差，因此需要研究一种磁定位精度高的近场磁定位方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种圆环磁体的近场磁定位方法，其在近场磁定位时定位精度高。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种圆环磁体的近场磁定位方法，其特征在于包括以下步骤：

①构建磁体坐标系OXYZ，然后在磁体坐标系OXYZ中构建圆环磁体磁场分布积分模型，再利用圆环磁体磁场分布积分模型获取圆环磁体在平面YOZ上的空间点处产生的磁通量密度向量，具体过程为：

①_1、以圆环磁体的中心点为原点，且以圆环磁体的轴向对称轴为Z轴，构建得到磁体坐标系OXYZ；

①_2、在磁体坐标系OXYZ中构建圆环磁体磁场分布积分模型：